CN101817153A - 滑枕式铣头进给机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滑枕式铣头进给机构，包括滚珠丝杠和螺母形成的用于驱动滑枕的滚珠丝杠螺母副，以及驱动该滚珠丝杠螺母副的驱动装置，所述滚珠丝杠的上下端各设有一个轴承，并在该轴承装配时对滚珠丝杠施以预紧力F。依据本发明的进给机构适用范围广，且能够保证滚珠丝杠的刚度，进而保证了加工的精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种滑枕式铣头进给机钩，具体是涉及一种高速龙门五轴加工中心用滑枕式铣头进给(Z轴)机构，适用于机床Z轴需要高加速进给的场合。
背景技术
普通数控龙门镗铣床的Z轴进给速度一般较慢(常用的进给速度为6-10m/min)，进给加速度较小(约为0.3-1m/s2)，此工况条件下Z轴滚珠丝杠承受的轴向力较小。进而，普通数控龙门镗铣床的Z轴进给机构可以作为多自由度刚性体系统来研究，其Z轴进给机构一般采用滚珠丝杠螺母固定，滚珠丝杠既作旋转运动，又作直线运动的形式。同时，滚珠丝杠一端采用轴向固定，另外一端为自由端的安装结构。
而在大型高速龙门五轴加工中心中，Z轴进给速度高(20-40m/min)，进给加速度大(约为2-4m/s2)，由于惯性力的存在，Z轴滚珠丝杠承受的轴向力很大。此时，需要将Z轴进给机构作为多自由度柔性体系统来研究。由于滚珠丝杠承受的轴向力很大，上述面向低速度和低加速度工况的普通数控龙门镗铣床的结构难以满足高速、高加速度的工况，经过研究发现，普通数控龙门镗铣床的进给机构的滚珠丝杠的刚性不足，如果将其Z轴进给机构应用到大型高速龙门五轴加工中心中必然导致加工精度的降低。那么如何提高大型高速龙门五轴加工中心的加工精度成为新的课题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可应用于机床Z轴需要高速高加速进给的场合的滑枕式铣头进给机构，以保证滚珠丝杠的刚度，进而保证机床的加工精度。
本发明采用以下技术方案：
该发明滑枕式铣头进给机构，包括滚珠丝杠和螺母形成的用于驱动滑枕的滚珠丝杠螺母副，以及驱动该滚珠丝杠螺母副的驱动装置，所述滚珠丝杠的上下端各设有一个轴承，并在该轴承装配时对滚珠丝杠施以预紧力F。
依据本发明技术方案的滑枕式铣头进给机构，采用滚珠丝杠上下支撑的方式替换现有的一端支撑另一端为自由端的方式，以增强滚珠丝杠在使用状态下的刚性。同时，对滚珠丝杠进行预紧，以进一步的提高其使用状态的刚性。采用本方案的进给机构大大拓展了其适用范围。
上述进给机构，所述预紧力F＝(A×E×Δt)/9800[kg]；
式中：A是丝杠的截面面积A＝(π×d2)/4，d是丝杠的底部直径；
E是丝杠的弹性系数；
Δt是丝杠的平均温升(度)。
上述进给机构，所述轴承为组合轴承。
上述进给机构，所述轴承的精度不小于P4级。
上述进给机构，所述螺母为两个，且这两个螺母之间有调整垫。
上述进给机构，所述螺母通过丝杠支座与滑枕连接。
优选地，上述进给机构，驱动装置包括电机和同步带机构，其中同步带机构的主动带轮安装于电机的输出轴上，被动带轮安装于所述滚珠丝杠上。
上述进给机构，所述电机为伺服电机。
附图说明
下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步的阐述，使本领域的技术人员更好的理解本发明，其中：
图1为依据本发明技术方案的滑枕式铣头进给机构的使用状态图。
图2为图1中d部放大图。
图中：1、电机，2、主动带轮，3、同步带，4、被动带轮，5、支座，6、轴承，7、滚珠丝杠，8、螺母，9、丝杠支座，10、轴承，a、铣头，b、溜板，c、滑枕，d、进给机构，e、横梁。
具体实施方式
参照说明书附图1和2，依据本发明的技术方案，其示出了一种滑枕式铣头进给机构，包括滚珠丝杠7和螺母8形成的用于驱动滑枕c的滚珠丝杠螺母副，以及驱动该滚珠丝杠螺母副的驱动装置，其特征在于：所述滚珠丝杠的上下端各设有一个轴承，并在该轴承装配时对滚珠丝杠施以预紧力F。
优选地，所述预紧力F＝(A×E×Δt)/9800[kg]；
式中：A是丝杠的截面面积A＝(π×d2)/4，d是丝杠的底部直径；
E是丝杠的弹性系数；
Δt是丝杠的平均温升(度)。
根据优选的预紧力，配以上下设置的轴承，可以使滚珠丝杠的刚性增强3.8～4.2倍。当然，如果滚珠丝杠一端为自由端也没有办法对滚珠丝杠进行预紧，两端支撑是进行预紧的必要条件。
本领域的技术人员在阅读了上述基本方案之后，可以选择或者组合以下技术手段：
优选地，为了使滚珠丝杠的安装结构尺寸趋于紧凑，所述轴承为组合轴承。由于原有滚珠丝杠一端固定时，所述轴承由一个推力轴承和一个向心滚子轴承组成，结构尺寸大，如果采用两端固定，必然造成尺寸的进一步扩大，为此，采用组合轴承予以替代，以满足两端固定的使用要求，克服原有滚珠丝杠不能两端固定的缺陷。
进一步地，为了保证加工精度，所述轴承的精度不小于P4级。
优选地，所述螺母为两个，且这两个螺母之间有调整垫，以消除丝杠反向旋转时的间隙。
为了可靠连接和后期维护的简便性，所述螺母通过丝杠支座9与滑枕连接。自然，为了简化结构，本领域的技术人员可能采用螺母直接与滑枕连接的方式，此时螺母的结构还要额外的设置特定的连接部，结构比较复杂。
优选地，驱动装置包括电机1和同步带机构，其中同步带机构的主动带轮2安装于电机的输出轴上，被动带轮4安装于所述滚珠丝杠上。同时，关于同步带机构，本领域的技术人员还可以选择其它的同步传动机构，比如齿轮传动机构、链传动机构等，这些传动机构各有优缺点，本领域的技术人员可以根据自己的需要进行选择。
所述电机为伺服电机。
Claims (8)
1.一种滑枕式铣头进给机构，包括滚珠丝杠(7)和螺母(8)形成的用于驱动滑枕(c)的滚珠丝杠螺母副，以及驱动该滚珠丝杠螺母副的驱动装置，其特征在于：所述滚珠丝杠的上下端各设有一个轴承，并在该轴承装配时对滚珠丝杠施以预紧力F。
2.根据权利要求1所述的进给机构，其特征在于：所述预紧力F＝(A×E×Δt)/9800[kg]；
式中：A是丝杠的截面面积A＝(π×d2)/4，d是丝杠的底部直径；
E是丝杠的弹性系数；
Δt是丝杠的平均温升(度)。
3.根据权利要求1或2所述的进给机构，其特征在于：所述轴承为组合轴承。
4.根据权利要求3所述的进给机构，其特征在于：所述轴承的精度不小于P4级。
5.根据权利要求4所述的进给机构，其特征在于：所述螺母为两个，且这两个螺母之间设有调整垫。
6.根据权利要求5所述的进给机构，其特征在于：所述螺母通过丝杠支座(9)与滑枕连接。
7.根据权利要求4所述的进给机构，其特征在于：驱动装置包括电机(1)和同步带机构，其中同步带机构的主动带轮(2)安装于电机的输出轴上，被动带轮(4)安装于所述滚珠丝杠上。
8.根据权利要求7所述的进给机构，其特征在于：所述电机为伺服电机。
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